和之前预测的一样,苹果在WWDC大会上正式宣布了M2芯片,这是苹果M系列的正统第二代产品,尽管之前已经有四款M1系列芯片,包括M1、M1 Pro、M1 Max以及M1 Ultra,但M2和后面衍生的三代性能加强版不同,它并非堆叠芯片规格而来,而是一款在架构以及硬件上有一定变化的芯片,是真正的迭代产品。

当然M2在我们看来,并没有达到我们想象中的高度,这其中有很多原因。实际上从某种角度来看,M2之于M1,有点像苹果在iPhone上从A15升级到A16一样,应该是一个小改版芯片,其目的是以最低的成本,来保证芯片有一定性能升幅。下面我们就来简单解析一下这颗芯片,看看苹果到底在M2上给我们带来了什么新意。

性能提升挤牙膏?18%的进步其实并不算小

性能提升挤牙膏?18%的进步其实并不算小

对于性能部分来说,M2的进步幅度可能并没有我们想象那么大。按照苹果所说,在未指定的多线程任务中,M2的性能比M1有18%的提升。这个说法看起来复杂,其实也就是说M2总体的CPU性能比M1提高了18%,这是基于全核心的性能。由于M2和M1都是八核心CPU的芯片,这样算下来,M1单核IPC性能的提升是相当有限的。

另外M2最高是10核心的GPU,比M1的GPU性能提升最高35%,这点其实和高通很相似,骁龙8 Gen1的多核性能相比骁龙888提升也不大,主要的提升在于GPU。苹果的M2比M1多了两核心的GPU,但性能提升如此之大,一方面自然是多了两颗核心的缘故,另一方面估计频率也会有一些变化,但更关键的可能是在于苹果这次在M2上采用了LPDDR5内存,在SoC芯片中,内存性能的提升对于CPU和GPU而言的性能都是非常重要的。

不过都采用了LPDDR5内存,芯片总体性能也才提升18%,也难怪不少人埋怨苹果又在挤牙膏。但是大家要注意的是,18%这个性能增幅其实并不算小了,作为一颗迭代处理器,同时芯片制程依然保持在台积电5nm的前提下,这样的性能提升实际上放在X86处理器也是可观的。不过由此也可以认为,M2相比M1在架构部分应该没有太大的变化,算是一个小改版,性能的提升主要来自于更多的晶体管、更高的频率(未定)以及LPDDR5内存的加持。

CPU基本架构没变化,内核设计的微小优化

CPU基本架构没变化,内核设计的微小优化

我们之前曾一度认为,即使因为台积电的3nm延期,但苹果在M2上好歹也应该用上4nm的工艺,但M2实际采用的芯片工艺是台积电的5nm加强版,也就是N5P,这一工艺比普通台积电5nm当然要强,但N5P的密度没有改变,也就是说如果苹果要塞入更多的晶体管,那么相应的芯片体积也就要提升。唯一的变化是性能和功耗,N5P比N5在相同功率下要快出7%,如果频率相同,那么N5P的功耗要少15%,不过两者不可兼得。

所以从芯片尺寸上来看,M2的确要比M1更大,这其中包括了更多的晶体管,还有两个多出来的GPU核心,整个M2的晶体管大概比M1多出了25%,达到200亿个。不过在这增加的25%的晶体管中,除了两个GPU内核之外,其实还有更多来自于其他的设计,比如新的内存控制器,比如新一代的16核心神经引擎,据说M2的神经引擎比M1要快出43%。

不过如果这样算起来,那么M2在GPU和CPU部分其实就和M1差不多了,这也是为什么我们说M2其实是M1一个小改版的缘故。事实上即使苹果用上台积电的4nm,我们依然不会特别看好苹果会对M2芯片的架构进行革命性的改革,没有芯片工艺进一步的配合,贸然大面积革新芯片架构,多少会有一些风险,保守一些再加入更多简单的功能/性能提升方案,可能才是苹果在没有迈入3nm时代之前,应该要做的事情。

M2的CPU部分依然是八核,和M1一样是四个高性能核心和四个能效核心,主要的改变除了频率之外(这点还不确定),主要是来自缓存的进步。我们本以为M2会成为苹果第一个采用ARM v9指令集的芯片,但实际上M2依然采用的是ARM v8.5的指令集,而且架构部分更像是iPhone上的A15,采用的是Avalanche大核+Blizzard小核的设计,当然规模是扩展了。

A15我们都知道,其实相对A14来说,架构变化并不大,所以这也是为什么我们说M2相比M1在架构上也并没有什么太大的革新,只是一个小改版。不过在缓存部分,M2四个大核心共享16MB的二级缓存,这要比M1共享二级12MB的缓存要大,这在很大程度上也会改善单核和多核的性能,AMD的Zen 4处理器实际上也是这么做的。事实上由于能消核心上一代没有什么变化,所以在轻量级工作中,M2是不会体现出比M1更明显的性能优势。

当然了苹果自己还是得先吹为敬了,苹果自己表示M2的性能是配备16GB内存的十二代酷睿i7 1255U的1.9倍,后者是一颗十核心的处理器,当然这是限定在同一功耗下得出的结论;而如果两者在同一峰值性能的时候,那么苹果M2的功耗将只有i7 1255U的1/4;另外苹果还表示和十二核心的i7 1260P相比,苹果在竞品1/4的功耗下,就能达到竞品87%的性能。当然苹果这种说法我们听听就行,也不用当真,每代苹果都是这么吹的,但不同平台、不同系统、软件的优化策略不同,这种比较其实意义真不是那么大。

事实上,从目前来看,相比M1芯片,苹果M2的每瓦性能似乎并没有什么明显的改善,也就是能耗比方面和前一代芯片变化不大。所以从某方面来讲,苹果依然是牺牲了功耗来改善性能,当然LPDDR5和更高的缓存加上更强的GPU,整体性能苹果M2是没有什么可担心的。

GPU与内存,M2变化最大的地方

GPU与内存,M2变化最大的地方

如果说CPU部分,苹果的确没有太多的变化,那么在整个芯片中,GPU和内存系统可能就是苹果在M2上着重加强的地方了。GPU部分修改比较多,一方面是增加了两个核心,另一方面浮点运算能力也强化了不少,这甚至让苹果有底气让卡婊在发布会上站台,宣布将3A大作《生化危机8》移植到M2平台上,如果未来3A大作真的能在ARM SoC芯片上跑得不错的话,那么对整个行业都会带来极大的震动,甚至可能改变未来整个DIY和游戏业的生态。

在M2中,10核心的GPU浮点运算能力达到3.6TFlops,这比M1的8核心GPU要高出很多,后者的浮点运算能力仅为2.6TFlops,不过要细算起来,这个提升幅度也不算太夸张,毕竟多了两个核心。如果是相同核心的话,那么M2也就2.88TFlops,这个浮点运算能力,大概可以通过频率的提升来获得。所以苹果说M2的GPU性能比M1高出35%,基本也是没啥问题。

不过在功能上,苹果这次给GPU增加了不少,支持高达8K H.264、HEVC的解码,具有 ProRes编码/解码功能,可以播放多个4K和8K的视频流。M2的支持接驳两台显示器,其中可接驳一台分辨率高达6K的显示器。目前苹果已经开始发售的M2版Macbook Air,GPU部分有两个规格,一个是8核心的,一个10核心的。

照例苹果要吹一波,这次更是让人感到搞笑,拿来对比的GPU竞品,居然是十二代酷睿i7的集显……苹果表示M2的GPU峰值性能比Intel的集显高出2.3倍,同时只需要1/5的功耗就能达到对手的峰值性能。不过我们捉摸着,比Intel的集显强2.3倍,就能很好玩转《生化危机8》了?这个可能性不大,所以至少在M2上,或许苹果有向PC游戏进军的想法,但至少目前M2依然不是一个很好的3A游戏平台。

在M2中变化最大的还是内存系统。这次M2最高可以封装24GB的LPDDR5内存, 可以为CPU和GPU提供高达100GB/s内存带宽,比上一代M1芯片的带宽增加了 50%。这也是这次GPU性能得以极大提升的一个关键因素。当然具体到产品中,用户可以选择8GB、16GB以及24GB的笔记本。

这当然也是M2芯片的一个改进。不过这个改进倒颇似即将来到的A16芯片,A16芯片也是支持LPDDR5内存,而且也是架构小改版的芯片,基本上我们可以将iPhone 14 Pro用的A16芯片看做是小号的M2芯片,应该没啥问题。所以这里也就多插一句:A16芯片的性能提升相比A15应该也不会特别高。

其他部分简介,至少功耗应该不用担心

其他部分简介,至少功耗应该不用担心

M2另一个较大的变动是神经引擎,这可能是苹果真正改进的地方,一方面苹果表示这是新一代的神经引擎,性能比M1的神经引擎提升了43%,但另一方面M2的神经引擎还是16核心,和M1的核心数量没有变化。也就是说苹果在相同核心数量的前提下,将性能拉升了43%,这才是真正的更新迭代。

不过苹果是怎么做的,现在还不太清楚,这应该是苹果在神经引擎核心上更新了架构所导致的。不过由于芯片面积的增加,所以苹果或许在这部分采用了更多的晶体管来增强性能,但是这一点我们不能肯定。但无论如何,在很多场景下,如果应用环境和软件对神经引擎进行了特别优化的话,那么这部分用户会能体验到性能的改善。

在功耗和频率部分,现在苹果还没有更多透露出信息。但是我们认为苹果M2在峰值功耗下可能就会大于M1。不过用户也不用特别担心,从目前的产品来看,采用M2的Macbook Air依然采用了被动散热设计,没有风扇主动散热,只有使用M2芯片的Macbook Pro才使用了主动散热设计,这意味着Macbook Pro可能在频率部分会更高一些,Macbook Air或许会在M2芯片的性能发挥上有一定的限制。

目前苹果已经放出了M2芯片的Macbook笔记本的价格,起步价比过去同类产品多了1500元,具体表现还要等这几款产品上市后我们才能得到更多的信息。至于值不值,就要看用户自己怎么想了,至少我们觉得似乎M1相比M2而言也不算差,如果是购买Macbook Air这样的产品,除非是看重了刘海屏的外形和一些特殊的功能(比如视频编解码和前置摄像头),那么现有的Macbook Air也是完全够用了。

写在最后

写在最后

之前我们预测过,如果苹果用台积电3nm打造M2的话,那么打造M2芯片的产品会较晚上市,但是性能会达到一个恐怕的水准;如果苹果用台积电4nm来打造M2的话,那么相应产品的上市时间会比较早,但估计芯片就是一个M1的小改版了。现在来看,我们想的的确没错,而且苹果甚至没有用4nm,而是用了N5P这个加强版5nm的工艺。

这当然有节约成本的设计思路在其中,不过说实话我们倒觉得可以理解,在芯片工艺逐渐达到边际效应的现在,想要在同代工艺下大幅改变架构以及提升性能,难度的确非常大。所以从A14开始,苹果用上了台积电的5nm工艺,直到现在苹果在芯片架构部分更多是改进,而不是革命,而芯片的性能,更多是通过堆积规模以及小幅度改善工艺来达成。而在架构上做一些细小的变化,其实对于芯片的整体性能来说,收益并不算大。

所以我们也说苹果M2虽然是个小改版的芯片,但是要说挤牙膏也的确不科学了,一代产品整体CPU性能提升18%,GPU性能提升35%,这对用户来说其实已经足够了。当然M2这种做法,可能还没有M1 Pro、M1 Max的整体性能强,更别说和M1 Ultra两颗M1芯片相比了,不过这就是现在半导体行业的现状,苹果毕竟没有挖到威震天。

我们觉得,如果已经拥有M1系列产品的用户,其实不用着急更新到M2产品上去,M2未来肯定也会堆积核心规模的产品,比如M2 Pro、M2 Max等等,而且或许还会用上台积电4nm工艺。但真正让我们期待的是明年用上台积电3nm的M3芯片,那才是苹果彻底更新芯片架构的最佳时机,新的芯片工艺技术加上新的芯片架构,M3以及A17芯片的性能才是值得我们等待的。说到这里,又要多插一句:今年iPhone 14 Pro的A16芯片,CPU性能真的不要有太高的期待了!